フリーマン・ダイソン：専門化を拒んだ物理学者

1948年、バークレーとプリンストンの間を走るグレイハウンドバスの中で、博士号を持たない24歳のイギリス人は、後に彼が「閃光のような啓示」と呼ぶ体験をした。それは、ジュリアン・シュウィンガー、朝永振一郎（Sin-Itiro Tomonaga）、そしてリチャード・ファインマン（Richard Feynman）という奇妙で輝かしいショーマンが取り組んでいた、互いに矛盾する3つの量子電磁力学の理論が、実は同じ理論であるという直感であった。フリーマン・ダイソンはこれを1本の論文にまとめ、ファインマン・ダイアグラムという作業ツールを物理学界に提供した。しかし、自分の分野で最も記憶されるであろう業績を残した後、彼はその後70年間にわたって、再び同じような理論に固執することを拒み続けた。

量子電磁力学（QED）を使えるものに変えたバスの旅

ダイソンがそのバスに至るまでの道のりは、15歳で奨学金を得てケンブリッジ大学のトリニティ・カレッジに入学し、G.H.ハーディや後にポール・ディラックの下で学んだことから始まる。戦争によって研究は中断された。19歳の時、彼は英国空軍爆撃機軍団の作戦研究部門に加わり、損失率を計算し、ランカスター爆撃機をより速く、より被弾しにくくするために機関銃塔を取り外すよう提案したが成功しなかった。軍は彼を無視し、搭乗員たちは彼の統計が予測した通りに死亡した。これは、力なき正論の限界を示す、早すぎる形成的な教訓であった。

戦後、彼はコモンウェルス・フェローシップを得てコーネル大学に行き、ハンス・ベーテの下で学び、ファインマンと親交を深めた。1949年には、ファインマン・ダイアグラム、シュウィンガーの演算子形式、朝永のアプローチが数学的に同等な物理学の記述であることを証明する論文を発表した。ファインマン・ダイアグラムを最初に出版し、今日あらゆる素粒子物理学者が使用する計算機に変えたのはファインマンではなくダイソンであった。当初は彼を疑っていたJ. ロバート・オッペンハイマーも彼を認め、1953年にはプリンストン高等研究所の終身職を与えた。オッペンハイマー自身の言葉によれば、それは「私を論破したことに対する」報いであったという。ダイソンは博士号を一度も取得しなかった。必要がなかったからである。

立ち止まろうとしないキャリア

その後の彼の人生は、キャリアというより、異なる分野への一連の襲撃であった。1966年にはアンドリュー・レナードと共に、通常の物質が自ら崩壊しない理由を厳密に証明した。パウリの排他原理こそが、電磁気学だけでなく、固体を固体に保っているという証明である。彼は1次元の相転移やスピン波の数学を解き明かし、加法数論のツールを開発した。1973年、数学者ヒュー・モンゴメリーとの偶然の出会いにおいて、彼は素数の間隔の統計的パターンが重原子核のエネルギー準位の間隔と一致していることに気づいた。これは数論と原子核物理学の間のつながりであり、数学者たちは今もそれを追い求めている。

彼は物を作ることもした。1950年代後半にはエドワード・テラーのチームに加わり、設計上メルトダウンが不可能な、意図的にフェイルセーフな小型原子炉「TRIGA」を設計した。TRIGAユニットは今日でも世界中の病院や大学で医療用同位体を生産している。同時期、ジェネラル・アトミクス社で、彼は「オリオン計画」に没頭した。これは宇宙船の後方で小型核爆弾を爆発させて推進力を得るという計画で、彼にとっては1965年までに火星へ、1970年までに土星へ行く現実的な道筋に見えた。彼は1963年の部分的核実験禁止条約を理念から支持したが、その条約が大気圏内実験を制限したことでオリオン計画は完全に断たれた。その後、彼はアメリカ科学者連盟の議長を務め、上院で条約支持の証言を行った。自分の夢を犠牲にしてでも、彼はそれを実行したのである。

冗談として意図された球体

1960年、科学誌『サイエンス』への短い論文の中で、ダイソンは、母星のエネルギーを使い果たそうとする十分に発達した文明は、惑星を解体して恒星の光のほぼすべてを捉える殻や住居の群れを作るかもしれないと提案した。その廃熱は赤外線として放出され、望遠鏡で検出できるかもしれないというアイデアであった。後に彼は、そのアイデアは「冗談として意図されたもので、仕事とは何の関係もなかった」と認めた。それが「ダイソン球」という名でSFや地球外知的生命体探査において最も有名なコンセプトの一つとなり、彼が本業と考えていた数論や原子炉物理学を完全に凌駕してしまったことに困惑していた。

性格的な反逆者

ダイソンの同僚たちは彼を闘争的というよりも、定説を定説のままにしておけない性質だと評していた。ダイソンのダイアグラムに基づく研究でノーベル賞を受賞したスティーブン・ワインバーグは、彼についてこう述べている。「湖に氷が張るように合意が形成されつつある時、ダイソンは全力を尽くしてその氷を割ろうとする」。友人のオリバー・サックスは、ダイソンが良い科学を指すのに好んだ言葉は「破壊的（subversive）」であったと語った。その気質は、彼の最も価値ある洞察と同時に、最も有害な洞察をも生み出した。晩年、彼は人間が引き起こす気候変動に関する科学的合意の著名な懐疑論者となった。気候モデルには過剰な不確実性があり、二酸化炭素の増加は生態学的に害よりも利益をもたらすかもしれないと主張した。この立場はNASAのジェームズ・ハンセンと対立し、ダイソンはハンセンが「科学をイデオロギーに変えている」と非難した。これに対し、自身が収集していないデータについて知ったかぶりをしていると考える気候科学者たちから激しい批判を浴びた。

フリーマンが天才と呼ばれる理由

ダイソンを天才と呼ぶ根拠は、単一の定理ではなく、その幅の広さにある。彼は生涯のうちに、量子電磁力学を統一し、物質が安定である理由についての基本的な結果を証明し、数論と原子核物理学の間に橋を架け、今も命を救う原子炉を設計し、宇宙文明探査に組み込まれるアイデアを考案した。20世紀の科学者で、これほど多くの分野で高いレベルの真剣な業績を残した者は少ない。ワインバーグの「氷を割る」という表現は、型破りでパターンを探求する彼の自由な精神を証言するものであり、エドワード・ウィッテンは、彼の貢献は「あまりに広範で、一人の人間が適切に要約することは事実上不可能である」と述べた。

公平な反論もまた現実的である。ダイソン自身、なぜ彼がQEDでノーベル賞を受賞しなかったのか、その理由をこう語っている。「長い集中力を持って、深く重要な問題を見つけ、10年間それに没頭すべきだった。それは私のスタイルではなかった」。彼は独創的で持続的な発見の天才というよりは、合成と翻訳の天才であり、他人のバラバラなアイデアが実は一つのアイデアであることを見抜く力があった。そして、その分野での自らの研究に裏打ちされていない彼の気候懐疑論は、分野を横断するために作られた精神が、もはや直感が通用しない分野へも越境してしまうことがあるという教訓でもある。

遺産

ダイソンは2020年に96歳で亡くなった。同世代の物理学者のほとんどより長生きし、晩年は科学者としてだけでなく、『ニューヨーク・レビュー・オブ・ブックス』に寄稿する公共の随筆家としても過ごした。彼は『Disturbing the Universe』のような著作の中で、遺伝子工学による緑の技術と、人類が宇宙へ拡散する未来を主張した。プリンストン高等研究所のロバート・ダイクラーフ所長による彼の墓碑銘はシンプルであった。「彼の秘密は、人生の最後まで、すべてに『イエス』と言い続けることでした」。その遺産にノーベル賞メダルはぶら下がっていないが、あらゆる素粒子物理学の教科書にあるダイアグラムは、今も彼の名を冠している。